近日，威廉希尔官网王耀辉副教授和化学化工学院李剑锋教授在单晶电极/溶液界面水研究方向取得重要进展，相关研究成果以“In situ electrochemical Raman spectroscopy and ab initio molecular dynamics study of interfacial water on a single-crystal surface”为题发表于Nature Protocols。
水分子在各个学科领域都扮演着至关重要的角色，人类对其结构的探索从未停止。电极/溶液界面水分子的特性是理解和发展表界面科学、催化科学、能源科学的重要基础。水分子直接参与众多重要的电催化反应，如氢析出（HER）、氧析出（OER）、二氧化碳还原（CO2RR）、氧还原（ORR）、氮还原（NRR）等。它是最重要的参与者。而作为模型催化剂的单晶电极，它具有确定的结构和能级，是理论研究的基础也是实验与理论的桥梁。因此，在原子级平整的单晶电极表面开展界面水分子的原位探测，一直是表界面催化领域的热点和难点。
针对上述难题，该工作详细报道了电化学原位拉曼光谱和从头算分子动力学模拟原位研究征单晶电极/溶液界面水分子的具体研究方法。包括单晶电极和壳层隔绝纳米粒子的制备和表征；原位拉曼测试流程，以及所面对的难题和相应的解决方案；分子动力学模拟的构建和优化。该工作是李剑锋教授团队Nature, 2021, 600, 81-85工作的延伸，也为从事电极/溶液界面水分子表征的科研工作者提供了指导。
王耀辉副教授和北京大学深圳研究生院李舜宁副研究员为该论文的共同第一作者。该研究工作在化学化工学院李剑锋教授和北京大学深圳研究生院潘锋教授共同指导下完成。化学化工学院博士生周如玉和郑世胜参与了实验工作，能源学院张月皎助理教授、能源学院董金超教授、物理科学与技术学院杨志林教授、化学化工学院田中群教授参与论文的讨论工作。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市基础研究计划等资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41596-022-00782-8
